Book/Report

FZJ-2018-03650

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Entwicklung eines Systems zur Bildverarbeitung für ein Rastertunnel-Mikroskop und dessen Automatisierung unter besonderer Berücksichtigung der atomar ortsauflösenden Rastertunnel-Spektroskopie

Schummers, A. (Corresponding author)FZJ*

1991
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19048

Report No.: Juel-2541

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung und Implementierung eines Systems zur Bildverarbeitung für ein Rastertunnel-Mikroskop beschrieben. Zunächst wurde anhand des konventionellen Rastertunnel-Mikroskops der Aufbau und die Funktionsweise erklärt, bevor dann auf die Besonderheiten des Besocke-Mikroskops eingegangen wurde. Insbesondere wurde in der Anforderungsanalyse auf die speziellen Anforderungen des Rastertunnel-Mikroskops und auf die Wünsche der Mikroskopbenutzer eingegangen. Bei der Implementierung auf einem Personal-Computer wurden spezielle Algorithmen und Speicherorganisationsmethoden entwickelt, um die großen Datenmengen in angemessener Zeit verarbeiten zu können. Weiter wurde zur Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit eine Signalprozessorkarte eingesetzt, deren Einbindung in das Personal-Computersystem vorgestellt wurde. Zur Darstellung der Meßdaten wurde zwei verschiedene Darstellungsarten vorgestellt, die je nach Art und Struktur der Meßdaten eine bessere Übersicht geben: die Grauwertansicht von oben und die dreidimensionaleFlächendarstellung. Ferner wurden verschiedene, teilweise speziell auf die Anforderungen des Rastertunnel-Mikroskops zugeschnittene Bildverarbeitungs- und Bildauswerteroutinen vorgestellt und deren Wirkung demonstriert. Zu den Bildverarbeitungsroutinen zählen die Kontrastoptimierung, die Bildfilterung, die Rampenunterlegung, geometrische Transformationen und arithmetische Operationen. Es wurde an einem Beispiel gezeigt, wie mit Hilfe der Fourier-Transformation die Meßdaten im Frequenzraum gefiltert und zurücktransformiert werden konnten. Diese Transformation wurde unter anderem durch die Signalprozessorkarte so beschleunigt, daß die gesamte Transformation innerhalb weniger Sekunden durchgeführt werden konnte. Zu den Bildauswerteroutinen zählen das Vermessen von Objekten im Bild und die Grauwertdiskriminierung. Es wurde eine leistungsfähige und komfortable Datenarchivierung vorgestellt, die mehrere Benutzer und große Meßdatenreihen unterstützt. Dabei werden die Meßdaten so komprimiert, daß sie nur 46% ihrer ursprünglichen Größe haben und entsprechend weniger als die Hälfte des Speicherplatzes benötigen. Im weiteren wurde in dieser Arbeit beschrieben, wie der Personal-Computer mit Hilfe der Signalprozessorkarte und der Ein-/Ausgabekarte Steuerungsaufgaben des Rastertunnel-Mikroskops übernehmen kann. Mit Hilfe des von K. Besocke entwickelten Rastertunnel-Mikroskops und einer flexiblen Steuerung durch einen Personal-Computer konnten neue Verfahren und Algorithmen für die Rastertunnel-Spektroskopie entwickelt, getestet und implementiert werden. Es wurden vier verschiedene Spektroskopie-Modes vorgestellt: der Pixelmode, der Blockmode, der Punktmode und der Dual-Spannungsmode. Zuletzt wurde die Vorgangsweise bei der Erstellung des Systems erläutert. Dabei wurde auf die enge Zusammenarbeit mit den Anwendern des Mikroskops und diedaraus resultierenden Vorteile hingewiesen. Mit Hilfe der Methoden des modernen Software-Engineering wurde der modulare Aufbau des Programmsystems vorgestellt. Es wurde dargelegt, wie diese Methoden das Erstellen umfangreicher Programmsysteme wesentlich unterstützen und erleichtern. Ferner wurde auf die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des hier beschriebenen Systems innerhalb und außerhalb des Forschungszentrums Jülich hingewiesen.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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